本发明涉及有机物合成,具体涉及一种4-乙酰氧基氮杂环丁酮的电解氧化合成方法。
背景技术:
1、培南类药物(carbapenems,又称碳青霉烯类抗生素)问世于20世纪80年代,是一类非典型β-内酰胺类抗生素,是迄今开发的抗菌药物中抗菌谱最广、抗菌作用最强的一类抗生素,具有广谱、强效、细菌耐药发生率低等特点,其在临床治疗严重感染中具有难以替代的作用,成为开发抗感染药物的研究热点。迄今,全球已上市的培南类药物共有7个,按上市年份排列依次为:亚胺培南、帕尼培南、美罗培南、法罗培南、厄他培南、比阿培南和多尼培南。据业内专家分析,培南类能够在短期内迅速崛起,主要得益于头孢类等上市多年药物带来的耐药性问题。
2、4aa,即(3r,4r)-3-[(r)-1-(叔丁基二甲基硅氧)乙基]-4-乙酰氧基-2-氮杂环丁酮,cas:76855-69-1,结构式如下:
3、
4、4aa是生产一切培南类药物的主要原料。现有技术中,4aa的合成方法有多种。例如日本高砂公司开发的不对称合成方法,其由非手性原料经过六步化学反应最终制得4aa,反应总收率为50%。该路线因为使用了具有高选择性的手性催化剂,所以反应收率比较高,并且立体选择性好,较好地实现了工业化生产(jap.patent appl.jp,03246274,1991-11-01)。另外,中国的健康元公司的合成路线也采用了与高砂公司类似的合成路线,不同之处在于其采用酶还原的方法代替了不对称合成方法(见式1)。
5、
6、式1日本高砂公司和中国健康元公司的4aa合成路线
7、但是上述制备方法中最后一步,都是使用过氧乙酸氧化中间体a6得到4aa,过氧乙酸十分容易爆炸,反应难于控制,危险系数高。同时产品长时间在过氧乙酸中容易产生杂质,影响纯度和收率。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的问题,本发明提供了一种4-乙酰氧基氮杂环丁酮的电解氧化合成方法,合成路线具有绿色高效、原子经济性高等优势,具有一定的实际应用价值。
2、本发明所提供4-乙酰氧基氮杂环丁酮的的电解氧化合成方法,包括以下步骤:
3、s1、将(3r,4r)-3-[(r)-1-(叔丁基二甲基硅氧)乙基]-2-氮杂环丁酮(a6)、乙酸、催化剂、电解质和溶剂混合得到电解液,加入电化学反应装置中,进行电解;
4、s2、分离纯化反应结束后的电解液,获得4-乙酰氧基氮杂环丁酮。
5、在一实施方案中,所述步骤s2具体为:旋蒸反应结束后的电解液,加入乙酸乙酯萃取,用水洗多遍,旋蒸有机相,剩余固体用重结晶溶剂重结晶,获得4-乙酰氧基氮杂环丁酮。
6、在一实施方案中,所述重结晶溶剂为正庚烷、正己烷、石油醚、甲基叔丁基醚和乙醚中任意一种或几种的组合。
7、在一实施方案中,所述催化剂选自乙酸钯、氯化钯、三(二亚苄基丙酮)二钯、硝酸钯中任意一种或几种的组合。
8、在一实施方案中,所述的电解质选自四丁基六氟磷酸铵、四丁基四氟硼酸铵、四丁基乙酸铵、四丁基碘化铵、乙酸钠中任意一种或几种的组合。
9、在一实施方案中,所述溶剂选自乙腈、氘代乙腈、丁腈、异丁腈中任意一种或几种的组合。
10、在一实施方案中,所述a6与所述溶剂的比例为(0.1mmol-1mmol):1ml。
11、在一实施方案中,所述阳极材料为铂、镍、石墨、碳纤维、碳毡、碳纸、玻碳、泡沫状玻璃碳、导电玻璃中任意一种或几种的组合,优选为石墨;
12、所述阴极材料为铂、镍、石墨、碳纤维、碳毡、碳纸、玻碳、泡沫状玻璃碳、导电玻璃中任意一种或几种的组合,优选为石墨。
13、在一实施方案中,所述阳极材料和所述阴极材料均为石墨。
14、在一实施方案中,电解方式采用恒流电解或者恒压电解;
15、采用恒流电解时,电流密度为0.2ma-1.0ma;
16、采用恒压电解时,电压为2v-5v。
17、有益效果
18、与现有技术相比,本发明的优点在于:
19、1.本发明所提供4-乙酰氧基氮杂环丁酮的的电解氧化合成方法创造性地将中间体a6、乙酸、催化剂、电解质和溶剂配制形成电解液,以乙酸作为反应试剂,并加入电化学反应装置中,进行电解氧化反应。从实验结果可知,4-aa的收率可达89%以上。该反应不需要使用过氧乙酸,反应过程不存在爆炸的风险,便于控制,具有绿色高效、原子经济性高等优势。
20、2.电化学反应装置中电解池的阳性材料和阴性材料均选用石墨,从实验结果可知,4-aa的纯度可达91%以上。
21、3.使用四丁基乙酸铵、乙酸钯和乙腈的组合配制形成电解液,进行电解氧化反应。从实验结果可知,4-aa的纯度可达98%。
1.一种4-乙酰氧基氮杂环丁酮的电解氧化合成方法,其特征在于包括以下步骤:
2.一种如权利要求1所述的电解氧化合成方法,其特征在于所述步骤s2具体为:旋蒸反应结束后的电解液,加入乙酸乙酯萃取,用水洗多遍,旋蒸有机相,剩余固体用重结晶溶剂重结晶,获得4-乙酰氧基氮杂环丁酮。
3.一种如权利要求2所述的电解氧化合成方法,其特征在于所述重结晶溶剂为正庚烷、正己烷、石油醚、甲基叔丁基醚和乙醚中任意一种或几种的组合。
4.一种如权利要求1所述的电解氧化合成方法,其特征在于所述催化剂选自乙酸钯、氯化钯、三(二亚苄基丙酮)二钯、硝酸钯中任意一种或几种的组合。
5.一种如权利要求1所述的电解氧化合成方法,其特征在于所述的电解质选自四丁基六氟磷酸铵、四丁基四氟硼酸铵、四丁基乙酸铵、四丁基碘化铵、乙酸钠中任意一种或几种的组合。
6.一种如权利要求1所述的电解氧化合成方法,其特征在于所述溶剂选自乙腈、氘代乙腈、丁腈、异丁腈中任意一种或几种的组合。
7.一种如权利要求1所述的电解氧化合成方法,其特征在于所述a6与所述溶剂的比例为(0.1mmol-1mmol):1ml。
8.一种如权利要求1所述的电解氧化合成方法,其特征在于所述阳极材料为铂、镍、石墨、碳纤维、碳毡、碳纸、玻碳、泡沫状玻璃碳、导电玻璃中任意一种或几种的组合,优选为石墨;
9.一种如权利要求8所述的电解氧化合成方法,其特征在于所述阳极材料和所述阴极材料均为石墨。
10.一种如权利要求1所述的电解氧化合成方法,其特征在于电解方式采用恒流电解或者恒压电解;